Evaluación del rendimiento de redes ópticas para ... · Evaluación del rendimiento de redes...

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21Community wireless network development in Ciudad Bolívar LUIS F. PEDRAZA / ANDREA CEPEDA / DORA BALLESTEROS

Tecnura Vol. 17 No. 36 pp. 21 - 40 abril - junio de 2013

Palabras clave: calidad de servicio, redes ópticas, simulación, sistemas de información médica, telemedicina.

Key words: quality of service, optical networks, simulation, medical information sys-tems, telemedicine.

Evaluación del rendimiento de redes ópticas para aplicaciones de telemedicina en ambientes simuladosPerformance evaluation of optical networks for telemedicine applications in simulated enviroments

CAMILO ANDRÉS LEMUS BERNAL

Ingeniero en Telecomunicaciones. Investigador de la Universidad Militar Nueva Granada. Bogotá, Colombia. Contacto: [email protected]

EDITH PAOLA ESTUPIÑÁN CUESTA

Ingeniera en Telecomunicaciones. Asistente de investigación de la Universidad Militar Nueva Granada. Bogotá, Colombia. Contacto: [email protected]

EDWARD PAUL GUILLÉN PINTO Ingeniero Electrónico, magister en Teleinformática. Docente e Investigador de la Universidad Militar Nueva Granada. Bogotá, Colombia. Contacto: [email protected] de recepción: 25 de febrero de 2012 Clasificación del artículo: Investigación

Fecha de aceptación: 12 de febrero de 2013 Financiamiento: Universidad Militar Nueva Granada

RESUMEN

Las redes de telemedicina permiten la prestación de ciertos servicios médicos de manera remota. Cada servicio demanda ciertos requerimientos de red para su correcto funcionamiento. En la actua-lidad, la Universidad Militar Nueva Granada no cuenta con una red experimental de telemedicina donde puedan realizarse algunos procedimientos

�� propone el diseño de una red óptica para servi-cios de telemedicina entre la sede central de la Universidad Militar Nueva Granada y la sede de Medicina, ubicada en el Hospital Militar Central. Dentro de la propuesta de red de telemedicina se evalúa el rendimiento de acuerdo a los requeri-mientos de las aplicaciones de la telecardiología � ��

investigación

22 Tecnura Vol. 17 No. 36 abril - junio de 2013

* * *

compara el rendimiento de la red óptica, con los valores establecidos por las normas y estándares internacionales.

ABSTRACT

Telemedicine networks allow remote delivery of medical services. Each service uses some applica-tions, such as videoconference or audio-conferen-ce in order to conduct medical procedures. These services imply certain minimum requirements to

ensure appropriate performance. At present, Uni-versidad Militar Nueva Granada has no such tele-medicine network for academic purposes, where students (medicine students and researchers) can deploy some e-health services. In this paper, we propose an optical network for telemedicine ser-vices intended to connect two of the headquar-ters of Universidad Militar Nueva Granada. Then we evaluate the performance of the network ac-cording to application requirements. Finally, we compare the performance of the optical network and the values stated by international standards.

1. INTRODUCCIÓN

La telemedicina permite realizar algunos pro-cedimientos médicos de manera remota, como exámenes de diagnóstico y supervisión de tra-tamientos, utilizando recursos teleinformáticos [1]. La American Telemedicine Association �� cualquier servicio de salud o la transmisión de información médica empleando sistemas y tec-nologías de comunicación”. Con la práctica de � �� en el campo de la salud, como la posibilidad de brindar asistencia médica en zonas de difícil ac-ceso prestar nuevos servicios clínicos y mejorar la calidad de los servicios existentes en centros de salud donde no se cuenta con la presencia de médicos especialistas [2].

Las aplicaciones necesarias para prestar los ser-vicios de telemedicina, como la teleconferencia y la videoconferencia, entre otras, demandan ciertos requerimientos mínimos de las redes, como la capacidad de canal requerida o los pará-metros de calidad de servicio, para garantizar la disponibilidad de los servicios y el correcto fun-cionamiento de las aplicaciones para los usua-��

Las redes actuales de telemedicina permiten ofrecer distintos servicios sobre las aplicaciones nombradas anteriormente, sin embrago, debido al tipo de información que se utiliza en medici- �� -ritario en las redes de información, es necesario establecer canales de información que permitan �� -dad necesarias para los servicios médicos.

En este artículo, se presenta la evaluación del rendimiento de una red óptica, establecida para servicios de telemedicina entre dos sedes de la Universidad Militar Nueva Granada. En la pri-mera parte, se expone el concepto de una red óp-tica y su funcionamiento, y se da una breve ex-�� telemedicina. En la segunda parte se hace un re-sumen de las variables y parámetros de Calidad de Servicio (QoS) que serán evaluados. En la tercera, se muestran y se explican los escenarios a evaluar. En la cuarta sección se muestran los resultados de desempeño y calidad de servicio �� !�� exponen las conclusiones conseguidas con base en los resultados obtenidos.

La telemedicina se ha convertido en una herra-mienta que facilita el acceso a servicios médicos

23Evaluación del rendimiento de redes ópticas para aplicaciones de telemedicina en ambientes simulados CAMILO ANDRÉS LEMUS BERNAL / EDITH PAOLA ESTUPIÑÁN CUESTA / EDWARD PAUL GUILLÉN PINTO

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a las personas que se encuentran en lugares de difícil acceso y que no cuentan con los medios necesarios para ser atendidos en los centros de salud. La creciente demanda de servicios médi-cos, en zonas apartadas, genera la necesidad de evaluar el rendimiento de varios tipos de redes diferentes a las usadas tradicionalmente para es-tablecer distintas alternativas para la transmisión de datos médicos. Una de estas son las redes óp-�� "�� -portantes para el transporte de datos, en compa-ración con las redes Ethernet tradicionales.

2. METODOLOGÍA

# �� $�� en una investigación aplicada y la metodología �� "�� -�� %��-tinuación se detalla brevemente cada etapa y, en � �� &�� la metodología.

Etapa I. Revisión documental: en esta etapa ini-cial y de tipo teórico, se realizó una revisión do-�� de las tecnologías para el transporte y conmuta-ción óptica, así mismo, los avances presentados en este tema.

Etapa II. Análisis de redes ópticas: en esta etapa se analizaron las redes ópticas para aplicaciones en telemedicina, este proceso comprendió el aná-lisis de características de redes ópticas e investiga-ción sobre aplicaciones medicas en redes ópticas.

Etapa III. Estudio de servicios de telemedicina y sus requerimientos: se realizó un estudio sobre los servicios convencionales prestados en una red de telemedicina para, posteriormente, seleccionar �� ' �� -ron las aplicaciones multimedia de cada servicio y sus parámetros para una eventual simulación.

Etapa IV. Simulación y análisis de resultados: se �� soportar los servicios de telemedicina selecciona-dos sobre la red en un ambiente simulado. Y una vez simulada la red, se evaluó el rendimiento de la misma.

Etapa V: Documentación: �� -copilo ordenada y lógicamente los resultados de la investigación.

3. ANTECEDENTES

Algunas herramientas de simulación, como NS2 y OPNET, han sido empleadas para el modelamien-�� el rendimiento de determinadas aplicaciones en el uso de nuevos modelos y arquitecturas en redes. El desarrollo de ciertos trabajos se ha basado en la optimización de redes existentes mediante la apli-cación de diseños de arquitecturas alternas a las usadas actualmente, como las arquitecturas por � � �*+/�*0/�� 3 � � ��en la integración de redes existentes de teleme-dicina con nuevas tecnologías, para garantizar y mejorar la calidad de los servicios de telemedi-cina [5], [6]. En ambos tipos de trabajos se han empleado herramientas de simulación de redes para evaluar el desempeño de los nuevos mode-los de telemedicina. Los resultados han permitido conocer qué tipo de tecnologías se adaptan mejor

Figura 1. Metodología

Fuente: elaboración propia.

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a los servicios de telemedicina y permiten ofrecer parámetros de calidad de servicio adecuados para �� -car la salud de los pacientes.

4. REFERENTES TEÓRICOS

En esta sección se presentan algunos conceptos teóricos que serán utilizados como base para el desarrollo del artículo.

��

Las tecnologías de transmisión en redes ópticas han evolucionado en los últimos años debido al creciente desarrollo de servicios que demandan altas velocidades y calidad en la transmisión de da-tos, con anchos de banda apropiados. Actualmen-te, las redes ópticas pueden ofrecer capacidades óptimas para la transmisión de datos multimedia, usando técnicas de transporte y multiplexación.

El funcionamiento de las redes ópticas se encuen-tra dividido jerárquicamente en un modelo que se

�� -ra 2. La capa de aplicación incluye todos los tipos de servicios (voz, video y datos). La capa interme-dia comprende la multiplexación, el transporte y la conmutación, con tecnologías electrónicas, en esta capa se pueden encontrar dispositivos como: rou-ters IP, Switches Ethernet, Switches ATM y Swit-ches SONET/SDH. Finalmente, se encuentra la capa óptica, donde se toman las señales obtenidas de la capa intermedia, o capa electrónica, y se mo-dulan luego en portadoras ópticas correspondien-tes a distintas longitudes de onda. La capa óptica está basada en la tecnología WDM y utiliza swit-�3�� de onda de forma dinámica [7].

4.1.1 Elementos de una red óptica

En las redes ópticas existe una amplia variedad de dispositivos que permiten la transmisión y el transporte de datos. Los dispositivos más impor-tantes son: las fuentes generadoras [8], los ampli-�� *9/� �� ópticos [10], los multiplexores y demultiplexores [11], los multiplexores de extracción e inserción óptica (OADM), conmutadores [12], multiplexo-��<=>?@J*&+/�entre otros.

4.1.2 Tecnologías ópticas de transporte

SDH es un conjunto jerárquico de estructuras de transporte digital, que está estandarizado para transportar cargas útiles adecuadamente adapta-� �� K?R� �V �� <K>@J��como la estructura de información utilizada para soportar las conexiones en esta arquitectura, con-formada por una parte de carga útil de informa-ción y otra llamada tara de sección (SOH), estos dos campos de información de la STM forman � �� X0+Z��cada 125 ms [14], [15].

Figura 2. Modelo de arquitectura óptica por capasFuente: tomada de [7].


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K=^_> � �� K?R �� arquitectura de transporte óptico que, mediante �� "��-mación de control sean intercambiados de manera electrónica por los nodos de dicho anillo. Den-tro de sus particularidades, SONET está regula-da por ANSI y está diseñada para ser usada en países como Estados Unidos, Canadá y Taiwán. Es posible considerar a SONET como un subcon-junto de SDH, debido a que SONET habla de su �� K>K`+��K�{ �K�� >� ��^�� +|�� -tenada, coincidiendo su funcionalidad, tamaño y velocidad binaria con los de un modulo básico de transmisión en SDH, STM-1 [16]. La trama bá-sica STS-1 de SONET consiste en 90 columnas �9�� 3 �� ~&Zbytes. Con una duración de 125 ms, lo que per-mite determinar la capacidad básica de SONET como 51840 bps.

El Modo de Transferencia Asíncrona (ATM) es � �� -xibilidad en la transmisión de voz, video y datos. ATM tiene la característica de disponer de una técnica propia para la conmutación de los datos, �� {��V�denominadas celdas [17], [18]. Al contar con un patrón para el tamaño de las unidades de datos, se �� -�� %��%>@�� 3�� posibilidad de usar tanto una tasa de transmisión constante (por ejemplo para la transmisión de voz), como una tasa de transmisión variable (para la transmisión de datos), utilizando de una forma �� 3�� *&9/`*XX/�

��

Generalmente, la telemedicina puede ser vista �� uso de las tecnologías de comunicación e infor-

� �� *X+/�# �� distancia, mediante la utilización de tecnologías de información y comunicación, las cuales per-�� diagnosticar y tratar un paciente, facilitando el acceso de la población, independientemente del �� 3 ��|��$�� red de telemedicina cuenta con enlaces de comu-nicación de baja y alta velocidad. Los enlaces de baja velocidad se usan para la conexión entre los médicos y pacientes con las entidades de salud, y los enlaces de alta velocidad establecen la co-nexión entre las entidades de salud [24].

Una red de telemedicina debe contar con perso-nal médico capacitado en el manejo de equipos y ejecución de actividades, como el registro de sig-nos vitales, toma de fotografías, videoconferencia y elaboración de registros clínicos electrónicos. Los datos generados por estas actividades deben ser almacenados en una base de datos, donde el

Tabla 1. Servicios y especialidades en Telemedicina

��

��

Teleconsulta Registro Clínico Electrónico (EHR)

Tele-Diagnóstico

Tele-endoscopia

Tele-dermatología

Tele-oftalmología

Tele-otorrinolaringología

Tele-Cuidado Tele-atención

Tele-Educación

Tel-terapia

Tele-psiquiatría

��

Tele-prescripción

Tele-farmacia

Telemetría

Tele-radiología

Tele-patología

Telecardiología

Tele-Administra-ción en Salud

Fuente: tomada de [26].

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especialista tenga acceso a la información del � �� persona encargada realice el procedimiento ade-cuado y se tomen las medidas pertinentes con el paciente [25].

#�� -cados según el tipo de aplicación y especialidades derivadas de los servicios. En la tabla 1 se obser-va una descripción de los servicios de telemedici-na con sus especialidades de acuerdo a la Organi-zación Panamericana de la Salud OPS/OMS [26].

5. SERVICIOS A IMPLEMENTAR

Para efectos de la evaluación del rendimiento de una red óptica para servicios de telemedicina, se han seleccionado los servicios de telemetría y teleconsulta, con sus especialidades telecardiolo-gía y registro clínico electrónico. Debido a que se trata de una red experimental, la elección de los servicios se realizó teniendo en cuenta el tipo de información que utilizan, estas dos especiali-dades se relacionan con aplicaciones de audio/vi-deoconferencia, transferencia y almacenamiento de archivos en bases de datos que permiten una evaluación mayor del rendimiento, ya que invo-lucra varias aplicaciones.

��

Llamado, por su sigla en inglés, Electronic Health Register (EHR). Los registros clínicos electróni-�� "�� médica de pacientes asociados a una entidad de salud particular, que pueden ser almacenados y procesados por computadores. Estos registros incluyen componentes básicos de cada paciente, ��"�� registro de progresos médicos, alergias, informa-ción acerca de las visitas medicas, medicamentos, signos vitales, antecedentes médicos, historia fa-

miliar, hospitalizaciones, vacunas, datos de labo-ratorio e informes de radiología [27].

Para una entidad de salud particular, los regis-tros clínicos electrónicos requieren establecer un formato estándar para el almacenamiento de los datos del paciente. Este formato se debe ajustar a los lineamientos particulares de los estándares re-gulatorios de la salud, como HIPPA y CALDICO-TT. Un EHR debe tener la posibilidad de ser mo-�� de datos. El equipo primordial para llevar a cabo esta especialidad médica es un computador que permite el almacenamiento y procesamiento de los registros clínicos. La tabla 2 muestra los pro-cedimientos básicos para llevar a cabo un EHR.

��

_�� telemedicina a la prevención, diagnóstico y tra-tamiento de las enfermedades cardiovasculares. Puede realizarse en tiempo real o en diferido, con médicos especialistas cardiólogos para evi-tar traslados y resolver urgencias [28].

El objetivo del servicio de telecardiología per-mite la captura de imágenes ECG, para, poste-riormente, ser transmitidas y almacenadas en un

Tabla 2. Proceso paso a paso para un EHR

�� !��

1. Ingreso paciente a la entidad de salud

2. ��

3.Registro de nuevo paciente (diligenciamiento Datos personales) si es el caso

4. Actualización de datos de paciente (si es necesario)

5. Registro de incidentes médicos del paciente

6.Almacenamiento de registro clínico en la base de datos



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punto central. Este tipo de servicios requieren de un servidor de datos que, por medio de un software especializado que permita el envío de información y de almacenamiento a través de la red de comunicaciones hacia estaciones remo-tas, realice el manejo de las imágenes recibidas.

Los equipos primordiales necesarios para realizar el servicio de telecardiología son: un servidor de datos para el almacenamiento de imágenes, elec-trocardiograma con salida digital, software espe-cializado, placas metálicas y estetoscopio Digital. _ � � �� + �� para practicar un servicio de telecardiología.

Tabla 3. Procesos básicos para la telecardiología

��

1. Ingreso paciente a la entidad de salud

2. ��

3.Aceptación del procedimiento por parte del pa-ciente.

4.Almacenamiento en el EHR de exámenes de ru-tina

5. Preparación del paciente para el procedimiento

6. Captura de la Imágenes de ECG

7.Almacenamiento de imágenes en base de datos por paciente.

8.Administración de los datos e imágenes (consul-tas transmisión e impresión de imágenes).

9.Asignación de consulta previa al paciente para evaluación de exámenes.

10. Videoconferencia Especialista-Medico general

11.Integración del diagnóstico presuntivo, exámenes de rutina y ECG para decidir si es necesario repe-tir algún estudio o realizar algún otro extra.

12.Diagnóstico profesional que incluye el tratamiento y seguimiento que se le dará.

13. Actualización de información en el registro clínico

14. Planeación nueva consulta


En la tabla 4 se muestran las aplicaciones que in-volucra cada una de las especialidades selecciona-das: Registro clínico electrónico y telecardiología.

6. ANÁLISIS DE REQUERIMIENTOS DISEÑO DE LA RED

' �� {�� -rimientos de red de cada uno de estos servicios, y �� correspondiente. El diseño de la red requiere que la red conecte la sede central de la Universidad Militar Nueva Granada (Calle 100 con carrera 11) con la sede de Medicina ubicada en el Hospital @�� |�� <>� �� + ^��09`ZZJ�� vez, soporte los servicios de teleconsulta y tele-metría, con las especialidades de registro clínico electrónico y telecardiología respectivamente. A continuación, se describen los requisitos de los servicios, se propone una topología que soporte dichos servicios mediante tecnologías ópticas y, posteriormente, se evalúa mediante ciertos pará-metros previamente seleccionados.

"��#!�� $�� -��

En la tabla 5 se muestran los requerimientos mí-nimos de transmisión, necesarios para el funcio-

Tabla 4. Servicios y aplicaciones simulados en la red

�� %��

Registro clínico electrónicoTransferencia de archivos de texto e imágenes

Tele-cardiología

Audio consulta

Video consulta

Transferencia de archivos de texto e imágenes


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namiento de las aplicaciones de audio consulta, video consulta y transferencia de archivos, según las recomendaciones proporcionadas en [29], y ��$� �� >'��&Z&Z*+Z/�Los servicios de teleconsulta y telemetría generan ��

En la tabla 6 se muestran los requerimientos de la capacidad mínima de canal demandado por las especialidades de registro clínico y tele-car-diología. La capacidad de canal requerida por la teleconsulta es de 256 Kbps por usuario, mientras

Tabla 5. Requerimientos de red de aplicaciones en telemedicina

%�� &!�� '�� %��

tiempo real(��

��)��

Audio Consulta Full Duplex G.729 Audio Sí 10 - 128 Kbps

Aceptable <150 ms

Máximo admisible 400 ms

Video Consulta Half Duplex H.263 video Si 64 - 1920 Kbps

Aceptable <150ms

Máximo admisible 400 ms

Transferencia de exáme-nes médicos

Transmisión de archivos de tex-to e imágenes para consulta

No 2 Mbps -

Fuente: tomada de [29] y [30].

Tabla 6. Requerimientos de canal para especialidades en telemedicina

��

(�� Tipo

�� *�� Tamaño

de paquetes(��

requerida

Registro Clínico Electrónico

Digitalización electrónica del histo-rial en papel del paciente con datos administrativos, clínicos, etc.

Texto, Datos en for-mato .txt, .doc, jpg o .pdf

1 MB 256 KBps

Telecardiología

Adquisición y envío de señales bio-médicas (ECG)

Texto (Archivos de texto plano)

100 KBdatos:

256 KBps

896 KBps

Audio conferenciaAudio digital com-primido G.729

-audio:

128 KBps

videoconferencia Video digital H.263 -video:

512 KBps


que la capacidad de canal requerida por la telecar-�� ~9�� *+&/�

6.2 Variables de diseño

� � �� la red óptica propuesta, se analizan algunas varia-�� de calidad de servicio que se presentan en la red, como son: Throughput, retardo, Jitter y latencia de la red, soportando los servicios y aplicaciones descritos en la sección anterior.


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6.2.1 Throughput

Según la norma RFC 1242, el Throughput se de-�� lograda en un enlace, sin que se produzcan des-� �� *+X/��-presentarse por la ecuación (1) y generalmente se expresa en Mbps.

LThroughput = –– (1) t

Donde L representa la Carga de usuario y t, el tiempo de transmisión en segundos.

6.2.2 Latencia

# �� |&X0X�� -tervalo de tiempo desde que el último bit de la tra-ma de entrada alcanza el puerto de entrada, hasta que el primer bit de la trama de salida llega al �� *+X/�*++/�# ��"�� -po entre el instante en el que un dato es recibido y el instante en el que fue enviado. Una función práctica para determinar la latencia en una red �� <XJ*+0/�

L = (1/T) + (P/W) (2)

Donde T hace referencia al Throughput de la red expresado en paquetes por segundo, P es el ta-maño del paquete en Kilobytes/Paquete y W es la capacidad de canal en Kilobytes por segundo.

6.2.3 Jitter

El Jitter está determinado por la variación en tiempo desde el momento en el que se supone que un paquete llega, y el tiempo en el que llega real-mente. El Jitter es causado por problemas en las redes, como la congestión de la red y la pérdida �� *+�/�_�� <+J*+�/�

D(i – 1, i )– J(i – 1)J(i) = J(i – 1) + ��<+J 16

Donde J(i) representa la media del Jitter del i-ési-mo paquete, J(i - 1) es la media del Jitter del paquete (i-1), y D(i - 1; i) corresponde a la demora entre el i-ésimo paquete y el paquete (i-1).

7. RED DE TELEMEDICINA PROPUESTA

! �� -do a los requisitos de distancia, conectividad y "�� _� �� +�� -�� de telemedicina, los cuales son dos sedes de la Universidad Militar Nueva Granada (sede Calle 100 y sede Facultad de Medicina). La red está compuesta por un canal óptico con una distancia de 6 Kilómetros aproximadamente.

Figura 3. Red para telemedicina


Figura 4. Arquitectura de red para telemedicina


investigación


Desde el punto de vista de la arquitectura de la red, ésta se compone de una red de una red tron-cal y dos redes de acceso, ubicadas en cada una �� # �� 4 muestra la topología de la red con cada una de sus sedes.

Para determinar la capacidad de canal aproxi-mada, necesaria para la implementación de los servicios de telecardiología y teleconsulta, se considera el caso en el que los usuarios se en-cuentran ocupando el canal simultáneamente:

BW1 = (256KBps)*1 = 286KBps

BW2 = (896KBps)*2 = 1792KBps

BW+ = 256KBps + 1792KBps = 2048KBps

Donde BW1 representa la capacidad de canal de la teleconsulta y BW2 la capacidad de canal de

la telecardiología con dos usuarios, y BW3 la ca-pacidad de canal total que resulta ser de 2048 KBps.

_� �� en las dos sedes de la Universidad Militar. En cada una de las sedes hay usuarios del servicio de telemetría, en la sede central de la Universi-dad Militar hay un usuario de tele consulta, y en la sede de Medicina se encuentra el servidor de base de datos. En cada uno de los extremos de la red se encuentra un nodo encargado de las fun-�� y la red óptica de transporte. Los usuarios de la telemetría utilizan equipos de cómputo para co-nectarse a la red.

El canal óptico tiene una capacidad de transmi-sión de 4 MBps., y los equipos de trabajo de los usuarios se conectan a la red mediante cables UTP categoría 5 10 BaseT.

Figura 5.��



investigación

+�� !��

Las pruebas realizadas consistieron en la simula-ción las aplicaciones de video consulta, tele con-sulta y transferencia de archivos entre médicos y pacientes ubicados en ambos extremos de la red, para conseguir datos estadísticos del comporta-��

Para simular el funcionamiento de las redes, se utilizó la herramienta OPNET Modeler (Optimi-zed Network Engineering Tool) la cual propor-ciona un entorno de desarrollo completo para la �� de redes de comunicaciones y además, ofrece he-rramientas para poder adecuar los parámetros de las redes y de cada uno de las aplicaciones nece-sarias para cada servicio y así obtener datos esta-dísticos de su comportamiento.

_� �� _��es generado por aplicaciones de audio conferen-

cia mediante aplicaciones de voz sobre IP con una calidad alta de voz, utilizando el estándar G.729 � � �� _�� aplicación de videoconferencia, video con resolu-ción de 128x240 pixeles a una tasa de grabación y ��&�"� ��_�� consiste en la transferencia de archivos con tamaño de 1 MB entre los equipos de médicos y usuarios.

_�� de tasa variable (VBR), para aplicaciones multi-media que requieren transmisión en tiempo real; y �� <|��J��

_�� "�� -chivos es de tipo continuo y depende del tamaño de los paquetes y del tiempo en el que la aplica-�� _� �� las aplicaciones de video consulta y teleconsulta tienen una distribución estadística exponencial ��$�� *+�/� *+~/�_ � � ��

Tabla 7.��

�� %�� Requeridas

��,��,�!-rados en OPNET

��,�!��/�0��

Registro clínico electrónico

Transferencia de ar-chivos de texto e imágenes

FTP (File Transfer Protocol)

�� Tamaño de paquete=Distribución de probabilidad constante (media 1 MB)

�� Tiempo entre peticiones=Distribución de probabilidad constante (media de 10 s)

Base de datos Base de datos �� Tamaño de paquete=Distribución de probabilidad constante (media 1 MB)

Tele-cardiología

Audio consulta Aplicación de voz

�� Códec G.729�� Intervalos de Silencio= Distribución exponencial (me-

dia 0,65 s)�� Intervalos de voz= distribución exponencial (media de

0,352 s)

Video consultaAplicación de video

�� Video con resolución de 352x240 pixeles.�� Tamaño de trama de streaming: Distribución de pro-

babilidad constante (media 253,44 KB) �� Tasa de grabación y reproducción de 15 frames/sec

Transferencia de ar-chivos de texto e imágenes

FTP (File Transfer Protocol)

�� Tamaño de paquete=Distribución de probabilidad constante (media 100 KB)

�� Tiempo entre peticiones=Distribución de probabilidad constante (media de 100 s)

Fuente: tomada de [37] y [39].

investigación


para la simulación de la red establecidos según los requerimientos de los servicios de telemedici-na que serán objeto de estudio.

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS

' �� -zan las simulaciones con duración de 12 horas y, a partir de ellas, se obtienen los resultados que permiten determinar algunas características im-portantes de rendimiento de la red.

A continuación se muestran los resultados obte-nidos en distintas simulaciones de la red, en las que se evaluó la afectación en el rendimiento que genera cada aplicación, como se muestra en la ta-

Tabla 8. Casos para simulación de la red

%�� Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 Caso 5

Transferencia de Archivos médicos X X X

Almacenamiento en Base de Datos X X X

Audio Consulta X X X

Video Consulta X X X


Figura 6. Throughput en simulación de EHR y telecardiología


�� ~�� estarán sustentadas las simulaciones:

Una vez comprobado que el rendimiento de una red óptica es mucho mejor que el de una red tra-dicional Ethernet. Las simulaciones están concen-tradas en el análisis de la red óptica, evaluando cada uno de los servicios con sus aplicaciones a � �� throughput, jitter y latencia.

8.1 Throughput

# �� -dición del Throughput en la red troncal, con las apli-caciones de los servicios de EHR y telecardiología.


investigación

9��)��

_� �� ~�9�� -tado la latencia de la aplicación de audio consulta,

Figura 7. Latencia en aplicación de audio consulta, Caso 1






así mismo, en la tabla 9 se muestra el promedio de la latencia obtenida por la simulación. La latencia en la aplicación de audio consulta fue medida en �� <&�X�+J�

investigación


_ � �� &Z�&&�&X� �� resultado la latencia de la aplicación de video consulta, medida en los siguientes casos y, así mismo, en la tabla 10 se resume la latencia pro-

Tabla 9. Latencia en simulación de audio consulta

Latencia Audio

Consulta

Caso 1 Caso 2 Caso 3

240,3 ms 312 ms 354 ms


Figura 11. Latencia en aplicación de video consulta, Caso 2Fuente: elaboración propia.

Figura 10. Latencia en aplicación de video consulta, Caso 1


medio determinada por simulación. En el primero de ellos se simuló el comportamiento de la red únicamente con la aplicación de video consulta. En el segundo caso, se simuló el comportamien-to de la red con la aplicación de video consulta y las aplicaciones de la especialidad del registro clínico electrónico (transferencia de archivos y base de datos). Finalmente, el en tercer caso la simulación de la red incluyó las aplicaciones de video consulta, audio consulta y las aplicaciones del registro clínico electrónico.


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Tabla 10. Latencia en simulación de video consulta

Latencia Audio

Consulta


1,3159 s 1,3152 s 1,31595 s


Figura 12. Latencia en la aplicación de video consulta, Caso 3Fuente: elaboración propia.

Figura 13. Jitter en aplicación de audio consulta, Caso 1Fuente: elaboración propia.

8.3 Jitter

# �� &+�&0�&�� -nido en la aplicación de audio consulta en los mismos casos dispuestos en la sección 7.2 y se resume su promedio en la tabla 11.

investigación


Teniendo en cuenta que el valor máximo admisi-ble del Jitter para voz (G.729) es de 200 ms [40].

En los tres casos, los valores del Jitter cumplieron con el valor de umbral establecido para una ópti-ma calidad de las sesiones de audio consulta.

Tabla 11. Jitter en simulación de audio consulta

Jitter Audio

consulta


-0,00026 ms -1,5 ms 3,03 ms


Figura 14. Jitter en aplicación de audio consulta, Caso 2Fuente: elaboración propia.

Figura 15. Jitter en aplicación de audio consulta, Caso 3


9. CONCLUSIONES

En esta investigación, se ha propuesto una red para servicios de telemedicina con una arquitec-tura óptica, la cual demostró que es posible cum-plir con los requerimientos de calidad de servicio de algunas aplicaciones, como lo son: audio con-sulta y registro clínico electrónico EHR.

El análisis de los resultados de las simulaciones de la red, demuestra que, aunque los niveles de latencia en la aplicación de audio consulta se en-


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cuentran por debajo del valor admisible de laten-cia para voz, también se encuentran por encima del valor aceptable, lo que no garantiza el cumpli-miento de la calidad del servicio en audio consul-ta. Sin embargo, los valores del Jitter mostraron un óptimo desempeño de la red con la aplicación de audio consulta en los casos estudiados, incluso se obtuvieron valores negativos de Jitter, lo que supone una llegada de los paquetes con un inter-valo de tiempo menor a la diferencia de tiempo con que fueron enviados.

Es importante resaltar la evaluación de una red óptica sobre estos dos puntos, permitiendo ver una aproximación del comportamiento de la mis-ma para pensar en una implementación real, y ver las ventajas de una red óptica sobre una red con-vencional.

Se recomienda que, para futuras investigaciones �� las características de la red troncal para mejorar el desempeño de la red para las aplicaciones men-cionadas junto con la simulación de la mayoría de los servicios de telemedicina.

10. FINANCIACIÓN

_� � �� proyecto de investigación que dio como parte de sus resultados el presente artículo fue hecho por la Universidad Militar Nueva Granada.

[1] R. Komiya, A proposal for telemedicine reference model for future standardization, [Memorias del evento] 7th International Workshop HEALTHCOM 2005, junio, 2005.

[2] A. Shaikh, Asadullah and M. Misbahuddin, A system design for a tele-medicine health care system, [Tesis de Maestría en Ingenie-ría de Software y Gestión], IT University of Goteborg Gôteborg, Suiza, 2007.

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